Lý thuyết Sinh học 10 Bài 9 (Cánh diều): Trao đổi chất qua màng sinh chất

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 9: Trao đổi chất qua màng sinh chất

A. Lý thuyết Sinh học 10 Bài 9: Trao đổi chất qua màng sinh chất

I. Khái niệm trao đổi chất ở tế bào

- Khái niệm: Trao đổi chất ở tế bào là tập hợp các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất giữa tế bào với môi trường.

- Trong trao đổi chất ở tế bào:

+ Tập hợp các phản ứng hóa học là sự chuyển hóa vật chất.

+ Sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường là trao đổi chất qua màng.

- Có hai hình thức trao đổi chất qua màng: vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

II. Sự vận chuyển thụ động qua màng sinh chất

- Vận chuyển thụ động là sự vận chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (theo chiều gradient nồng độ), không tiêu tốn năng lượng ATP.

- Vận chuyển thụ động qua màng sinh chất bao gồm: khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường, thẩm thấu (sự vận chuyển của các phân tử nước).

1. Sự khuếch tán

1.1. Cơ chế khuếch tán

- Sự khuếch tán diễn ra theo chiều gradient nồng độ (từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp).

- Sự khuếch tán diễn ra trong môi trường lỏng và khí.

- Khi các phân tử phân bố đồng đều trong môi trường, sự khuếch tán đạt đến cân bằng. Ở trạng thái cân bằng, sự khuếch tán vẫn diễn ra nhưng theo hai chiều (cân bằng động).

1.2. Các hình thức khuếch tán

Gồm: Khuếch tán đơn giản và khuếch tán tăng cường.

- Khuếch tán đơn giản:

+ Là sự khuếch tán của các phân tử đi qua lớp lipid kép.

+ Các chất được vận chuyển bằng hình thức khuếch tán đơn giản: các chất khí, các phân tử kị nước (hormone steroid, vitamin tan trong lipid,…).

- Khuếch tán tăng cường:

+ Là sự khuếch tán của các chất qua kênh protein vận chuyển.

+ Các chất được vận chuyển bằng hình thức khuếch tán tăng cường: những phân tử ưa nước như đường, amino acid hoặc các ion,…

2. Sự thẩm thấu

- Khái niệm: Sự thẩm thấu chỉ sự di chuyển của các phân tử nước qua màng bán thấm (màng có tính thấm với nước nhưng không thấm với một số phân tử chất tan nhất định) ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

a – rút tấm chắn ra

b – đặt màng bán thấm vào chỗ tấm chắn và rút tấm chắn ra

- Cơ chế thẩm thấu: Nước di chuyển từ vùng có nhiều phân tử nước (còn gọi là vùng có nồng độ chất tan thấp hoặc vùng có thế nước cao) sang vùng có ít phân tử nước hơn (còn gọi là vùng có nồng độ chất tan cao hoặc vùng có thế nước thấp).

- Khi tế bào ở trong các dung dịch có nồng độ khác nhau, các phân tử nước sẽ di chuyển qua màng theo 3 trường hợp:

+ Trong dung dịch đẳng trương (dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào), các phân tử nước di chuyển ở trạng thái cân bằng.

+ Trong dung dịch nhược trương (dung dịch có nồng độ chất tan nhỏ hơn bên trong tế bào), các phân tử nước thẩm thấu vào trong tế bào.

+ Trong dung dịch ưu trương (dung dịch có nồng độ chất tan lớn hơn bên trong tế bào), nước thẩm thấu ra ngoài tế bào.

- Do tế bào thực vật có thành tế bào cứng chắc còn tế bào động vật thì không nên giữa tế bào thực vật và tế bào động vật có sự thay đổi khác nhau khi cho vào các loại dung dịch có nồng độ khác nhau:

Môi trường	Tế bào động vật	Tế bào thực vật
Đẳng trương	- Hình dạng tế bào không thay đổi.	- Hình dạng tế bào không thay đổi.
Nhược trương	- Tế bào trương lên và có thể bị vỡ ra.	- Tế bào trương lên nhưng không vỡ ra do có thành tế bào.
Ưu trương	- Cả tế bào co lại.	- Tế bào chất co lại, màng tế bào tách khỏi thành tế bào (hiện tượng co nguyên sinh).

III. Sự vận chuyển chủ động qua màng sinh chất

- Khái niệm: Sự vận chuyển chủ động qua màng sinh chất là sự vận chuyển các chất ngược chiều gradient nồng độ với sự tham gia của protein vận chuyển và tiêu tốn năng lượng.

- Ví dụ: Sự vận chuyển Ca²⁺ vào lưới nội chất trơn; sự vận chuyển H⁺ vào lysosome, không bào; sự hấp thu các chất dinh dưỡng như glucose, amino acid vào tế bào biểu mô ruột; hấp thu khoáng vào tế bào lông hút rễ,…

- Vai trò: Thông qua sự vận chuyển chủ động, tế bào lấy các chất cần thiết và điều hòa nồng độ các chất trong tế bào.

IV. Sự nhập bào và xuất bào

- Đặc điểm của sự nhập bào và xuất bào:

+ Đều là các hình thức vận chuyển chủ động và tiêu tốn năng lượng.

+ Là hình thức các phân tử lớn như protein, polysaccharide,… được vận chuyển trong các túi được hình thành từ sự biến dạng của màng sinh chất.

- Cơ chế nhập bào: Màng tế bào lõm vào, hình thành các túi bao quanh các phân tử lớn hay tế bào (thực bào), nước và các chất hòa tan (ẩm bào). Các túi sau đó thường nhập với lysosome để tiêu hóa toàn bộ thành phần bên trong túi.

- Cơ chế xuất bào: Các túi mang các phân tử đi đến màng, nhập với màng và giải phóng chúng ra bên ngoài.

V. Thực hành về sự vận chuyển qua màng sinh chất

1. Tìm hiểu về tính thấm chọn lọc của màng tế bào sống

1.1. Chuẩn bị

- Mẫu tươi: một số mầm giá đỗ dài khoảng 3 – 4 cm.

- Hóa chất: nước cất, dung dịch xanh methylene 0,5 %, nước sôi.

- Dụng cụ: kính hiển vi quang học, lam kính, dao lam, đĩa đồng hồ, cốc thủy tinh, lamen, panh, ống nhỏ giọt.

1.2. Tiến hành

Làm tiêu bản

- Ngâm một nửa số mầm giá đỗ trong cốc đựng nước sôi khoảng 5 phút.

- Cho hai mầm giá đỗ: một mầm giá đỗ sống và một mầm giá đỗ đã ngâm nước sôi vào đĩa đồng hồ đựng thuốc nhuộm xanh methylene khoảng 10 phút.

- Sau đó, dùng panh gắp hai mầm giá đỗ ra khỏi dung dịch xanh methylene, rửa sạch bằng nước cất.

- Đặt hai mầm giá đỗ lên lam kính và dùng dao lam cắt 2 – 3 lát mỏng (< 0,5 mm) từ mỗi mầm giá đỗ. Nhỏ nước lên lát cắt và đậy lamen (lưu ý: tránh có bọt khí dưới lamen).

Quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi

- Đặt và cố định tiêu bản trên bàn kính.

- Quan sát tiêu bản ở vật kính 10× rồi chuyển sang vật kính 40×.

1.3. Báo cáo

Báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý ở bài 6 và trả lời câu hỏi sau:

- Thuốc nhuộm methylene có mặt trong tế bào ở mầm giá đỗ nào? Giải thích.

2. Tìm hiểu về sự co nguyên sinh và phản co nguyên sinh ở tế bào thực vật

2.1. Chuẩn bị

- Mẫu tươi: lá cây thài lài tía (cây lẻ bạn).

- Hóa chất: nước cất, dung dịch NaCl 10 %.

- Dụng cụ: kính hiển vi quang học, lam kính, kim mũi mác, đĩa đồng hồ, giấy thấm, ống nhỏ giọt.

2.2. Tiến hành

Làm tiêu bản đối chứng

- Lấy một lam kính và nhỏ một giọt nước cất vào giữa lam kính.

- Dùng kim mũi mác bóc một lớp tế bào mặt dưới của lá cây thài lài tía đặt lên giọt nước trên lam kính rồi đậy lamen và dùng giấy thấm bớt nước dư ở phía ngoài.

- Quan sát tiêu bản ở vật kính 10× rồi chuyển sang vật kính 40×.

Làm tiêu bản mẫu co nguyên sinh

- Lấy tiêu bản đối chứng ra khỏi kính hiển vi và dùng ống nhỏ giọt vào mép của một phía lamen một giọt dung dịch NaCl 10 %.

- Dùng giấy thấm hút hết nước ở phía kia của lamen nhằm thay thế hoàn toàn nước cất bằng dung dịch NaCl 10 %.

- Lặp lại việc nhỏ và thấm trên khoảng 2 – 3 lần đảm bảo thay thế hoàn toàn nước cất bằng dung dịch NaCl 10 %. Sau 5 – 10 phút, quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi.

Làm tiêu bản mẫu phản co nguyên sinh

- Lấy tiêu bản mẫu co nguyên sinh ra khỏi kính hiển vi và nhỏ một giọt nước cất vào mép của một phía lamen.

- Dùng giấy thấm hút hết nước thừa ở phía kia của lamen.

- Lặp lại việc nhỏ và thấm khoảng 2 – 3 lần nhằm thay thế hoàn toàn dung dịch NaCl 10 % bằng nước cất. Sau 10 phút, quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi.

2.3. Báo cáo

Mô tả hình dạng và vẽ các tế bào biểu bì và các tế bào cấu tạo nên khí khổng ở mẫu đối chứng, mẫu co nguyên sinh và mẫu phản co nguyên sinh. Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6.

B. Bài tập trắc nghiệm Lịch sử 10 Bài 9: Trao đổi chất qua màng sinh chất

Câu 1: Đặc điểm nào sau đây là đúng khi nói về sự khuếch tán các chất qua màng?

A. Diễn ra theo chiều gradient nồng độ.

B. Chỉ diễn ra khi có sự chênh lệch nồng độ hai bên màng.

C. Là hình thức vận chuyển chủ yếu của các ion khoáng.

D. Có sự tiêu tốn năng lượng ATP nhưng với mức độ thấp.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Sự khuếch tán các chất qua màngdiễn ra theo chiều gradient nồng độ, không tiêu tốn năng lượng ATP, có thể diễn ra khi nồng độ hai bên màng chênh lệch hoặc cân bằng. Đây là hình thức vận chuyển các chất có thể đi qua lớp lipid kép.

Câu 2: Các chất thường được vận chuyển thụ động theo hình thức khuếch tán tăng cường là

A. cácchất khí và các phân tử ưa nước.

B. các chất khí và các phân tử kị nước.

C. các phân tử ưa nước và các ion.

D. các phân tử kị nước và các ion.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Các phân tử ưa nước như đường, amino acid đi qua lớp lipid với tốc độ rất thấp, còn các ion khoáng thì hầu như không đi qua được nên chúng thường được vận chuyển thụ động theo hình thức khuếch tán tăng cường.

Câu 3: Khuếch tán tăng cường khác khuếch tán đơn giản ở điểm là

A. có tiêu tốn năng lượng ATP.

B. cần có protein vận chuyển.

C. khuếch tán trực tiếp qua lớp lipid kép.

D. vận chuyển ngược chiều gradient nồng độ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Khuếch tán tăng cường cần có protein vận chuyển còn khuếch tán đơn giản là hình thức khuếch tán trực tiếp qua lớp lipid kép.

Câu 4: Sự thẩm thấu là

A. sự di chuyển của các phân tử nước qua màng bán thấm ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

B. sự di chuyển của các phân tử khí qua màng bán thấm ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

C. sự di chuyển của các phân tử chất tan qua màng bán thấm ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

D. sự di chuyển của các phân tử đường qua màng bán thấm ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Sự thẩm thấu là sự di chuyển của các phân tử nước qua màng bán thấm ngăn cách giữa hai vùng có nồng độ chất tan khác nhau.

Câu 5: Trao đổi chất ở tế bào là

A. sự trao đổi các chất giữa tế bào và môi trường.

B. tập hợp các phản ứng hoá học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất giữa tế bào và môi trường.

C. tập hợp các quá trình chuyển hóa năng lượng diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất giữa tế bào và môi trường.

D. tập hợp các phản ứng hoá học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất qua lại giữa các tế bào với nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Trao đổi chất ở tế bào là tập hợp các phản ứng hoá học diễn ra trong tế bào và sự trao đổi các chất giữa tế bào và môi trường.

Câu 6: Các hình thức trao đổi chất qua màng gồm

A. khuếch tán và thẩm thấu.

B. vận chuyển chủ động và xuất nhập bào.

C. vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

D. vận chuyển thụ động và xuất nhập bào.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Có hai hình trao đổi chất qua màng gồm vận chuyển thụ động và vận chuyển chủ động.

Câu 7: Nguyên lí của sự thẩm thấu là

A. nước di chuyển từ nơi có thế nước cao sang nơi có thế nước thấp hơn.

B. nước di chuyển từ nơi có ít phân tử nước sang nơi có nhiều phân tử nước hơn.

C. nước di chuyển từ nơi có nồng độ chất tan cao sang nơi có nồng độ chất tan thấp hơn.

D. nước di chuyển từ nơi có áp suất thẩm thấu cao sang nơi có áp suất thẩm thấu thấp hơn.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Nước di chuyển từ nơi có nhiều phân tử nước (nồng độ chất tan thấp, thế nước cao, áp suất thẩm thấu thấp) sang nơi có ít phân tử nước (nồng độ chất tan cao, thế nước thấp, áp suất thẩm thấu cao).

Câu 8: Dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào thì được gọi là dung dịch

A. ưu trương.

B. nhược trương.

C. đẳng trương.

D. bão hòa.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Khi dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào thì được gọi là dung dịch đẳng trương.

Câu 9: Cho tế bào hồng cầu ếch vào môi trường A thấy tế bào hồng cầu bị teo lại. Môi trường A là

A. môi trường bão hòa.

B. môi trường ưu trương.

C. môi trường đẳng trương.

D. môi trường nhược trương.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Môi trường ưu trương là môi trường có nồng độ chất tan cao hơn nồng độ chất tan trong tế bào → Khi cho tế bào động vật vào môi trường ưu trương, nước từ tế bào bào đi ra ngoài môi trường dẫn đến hiện tượng teo bào.

Câu 10: Cho tế bào biểu bì của thài lài tía vào môi trường NaCl 10 % sẽ xuất hiện hiện tượng nào sau đây?

A. Cả tế bào co lại.

B. Cả tế bào trương phồng lên.

C. Khối nguyên sinh chất của tế bào co lại.

D. Khối nguyên sinh chất của tế bào trương phồng lên rồi vỡ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Môi trường NaCl 10 % là môi trường ưu trương đối với tế bào thực vật → Khi cho tế bào thực vật vào môi trường NaCl 10 %, tế bào thực vật bị mất nước nhưng do có thành tế bào cứng chắc nên chỉ có khối nguyên sinh chất của tế bào co lại, tách khỏi thành tế bào (hiện tượng co nguyên sinh).

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác: